基于電氣控制的設計發展與實踐應用

徐 艷

（中國石油新疆培訓中心（新疆技師學院），新疆 克拉瑪依 834000）

0 引 言

電力以高效、價廉等特點，極大地提高了生產、生活質量水平。電氣自動化控制技術的不斷完善，改善了勞動者勞動生產的不安全性，為生產生活提供了更好、更高、更安全的便捷條件，使工作變得更加安全和高效[1]。

1 電氣控制線路的設計原則、要求與步驟

1.1 電氣控制系統設計的原則

（1）設計的主導思路來源于生產機械和生產工藝的要求，設計的目的主要是在生產中機械和工藝都能夠最大限度地實現其基本控制要求。

（2）在電氣控制系統中，設置的控制電壓要選擇標準電壓等級。

（3）設計的電氣控制系統一方面要滿足簡單、經濟、合理的基本要求，另一方面也要便于操作，在維修中更加方便、安全、可靠。

（4）在生產機械設計中，采用機電結合控制的方式來實現電氣控制要求，要在工藝要求、制造成本、結構復雜性等方面，滿足機械和電氣設計配合的基本要求。

（5）電器元件選用合理、正確，要保證電氣控制系統的安全可靠性。為適應工藝的改進，設備能力應留有裕量。

1.2 電氣控制系統設計的基本步驟

（1）首先，基于拖動方案和控制方式，確定設計系統的原理框圖；

（2）設計原理框圖中各部分具體電路[2]。設計時需要遵從一定的順序，先是主電路，其次是控制電路和輔助電路，最后是聯鎖與保護、總體檢查；（3）根據電氣控制要求，正確繪制電氣原理圖；（4）根據電氣控制要求，合理正確地選用電器元件，并制定出元器件明細表。

在電氣控制系統設計中，為了確保總裝調試的成功，必須要保證每個獨立部分都達到了生產技術的設計需求，促使總體技術要求能夠得以實現。

1.3 電氣原理圖的設計要求

在電氣原理圖中，主要包括電源電路、主電路以及控制電路等。控制電路的設計是電氣原理圖設計的核心內容。在滿足電氣要求的前提下，要以簡單合理、線路優化、維修方便的特點完成電氣原理圖的正確設計[3]。在電氣原理圖設計中，有許多需要注意的問題。第一，設計前可以以電氣控制電路的總體要求為基本依據進行主體設計，之后再根據細分要求不斷進行分析和改進，才能逐步完善電氣原理圖的具體要求。第二，電氣原理圖的設計必須考慮可行性，避免不必要的損失，并且要保證電氣控制線路的安全可靠。電氣原理圖的設計是為了滿足需求而產生的，要盡可能準確地實現電氣功能需求。一般，普通的電氣原理圖設計要滿足起動、反向和制動三個方面的需求。如果是比較復雜的電氣原理圖，會要求其在一定范圍內實現平滑調速，設計時要滿足各部分的一致配合，并必須要有相應的保護和警報措施。

2 電氣控制線路的安裝

2.1 布置電器元件

設計電氣設備總體配置中，要以電氣控制線路圖和選定的電器元件為基本要求，進行總裝配圖和接線圖的設置。依據電氣控制線路的連接特點，以方便接線為原則連接線路[4]。電氣元器件依據接觸器、中間繼電器、時間繼電器從左到右依次排開，確保在接線過程中避免出現交叉線情況，節省布線時間并保證線路的整體外觀性。

2.2 標注位置

電氣原理圖和電器元件上要保持編號一致。接線工作中，端子要套上相應的號碼管，之后需統一進出線的方向，以保證接線的正確，也更便于檢查控制線路。

2.3 檢測方法

依據電氣原理圖完成線路接線時，要仔細檢查所有導線與元器件接線端子接觸是否良好、有無松動現象，檢查接線端子有無壓導線絕緣層，最后檢查有無超過規定的裸露導線。線路外觀檢查完后檢測線路的通斷，這里可以使用數字萬用表的蜂鳴檔和電阻檔位。通過檢測可以判斷控制電路，明確其連接是否正常。萬用表紅黑表筆以兩只熔斷器為測量點，然后將數字萬用表置于電阻擋（R×2K）的檔位。按下啟動按鈕后，若有相應的電阻顯示，表示按下啟動按鈕時控制電路接通。然后再按下交流接觸器的動觸點，萬用表有電阻顯示，表示控制電路能實現自鎖控制。如果按下啟動按鈕后按下停止按鈕出現萬用表指針回到“∞”位置的現象，則表示能夠順利斷開控制電路。對比萬用表對兩點之間的電阻值，可以明確判斷電路是否有斷接、虛接、短路等問題。

3 電氣控制的發展與應用

進入21世紀，電氣與電子技術、計算機與檢測技術以及自動控制理論隨著科技的發展更加成熟。電氣控制自動化技術水平的不斷提升，使生產電氣自動化控制方式發生了深刻變革[5]。PLC以結構簡單、操作方便快捷、維修方便、高可靠性等優點，使其與DCS相互吸收彼此特點逐步同化，廣泛應用于數字化油田領域。

PLC編程實例。以施耐德為例，實現PLC對三相異步電動機雙重聯鎖控制線路的改造，如圖1所示。

圖1 三相異步電動機雙重連鎖正反轉控制

輸入輸出端口設置，如表1所示。

表1 輸入輸出端口設置

編程思路。第一，正轉啟動按鈕SB1常開觸頭與KM1輔助常開觸頭先并聯，再與停止按鈕SB3常閉觸頭和反轉啟動按鈕SB2常閉觸頭、KM2輔助常閉觸頭、KM1線圈串聯。第二，反轉啟動按鈕SB2常開觸頭與KM2輔助常開觸頭先并聯，再與停止按鈕SB3常閉觸頭和正轉啟動按鈕SB1常閉觸頭、KM1輔助常閉觸頭、KM2線圈串聯。需要注意，熱繼電器常閉觸頭不再梯形圖中參與編程。

繪制梯形圖，如圖2所示。指令表則如表2所示。

圖2 梯形圖

表2 指令表

4 結 論

電氣控制線路設計是電氣控制的重要環節，對電氣設備的設計、生產、操作等有著直接或間接影響，而電氣自動化控制的發展將會滿足生產技術提出的更高需求。

參考文獻：

[1] 王明磊.《電力拖動控制線路》教學探索[J].中小企業管理與科技（上旬刊），2012，（10）：270-271.

[2] 徐松林.電力拖動控制線路在安裝中的應用[J].山東工業技術，2016，（15）：141.

[3] 高 欣.電力拖動控制線路在安裝中的運用分析[J].科技展望，2016，（27）：86.

[4] 李建軍.電力拖動控制線路在安裝中的應用[J].科技創業家，2014，（9）：124.

[5] 黃幼珍.“電力拖動控制線路”一體化課堂教學改革探析[J].職業教育研究，2014，（8）：85-87.